メッシュ法による土量計算

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あいねみやまる
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土量計算計画メッシュ法による土量計算及び運土計画敷地を 20m メッシュ分割土量計算 + 運土計算目次概要図面 1. 表土切取り図 9 2. 表土貼付図 10 3. 構造物残土 11 4. 沈下箇所 ( 沈下予想部分 ) 12 5. 格子点標高図 13 6. メッシュ土量図 ( 地山土量 ) 14 7. ブロック土量図 ( 地山土量 ) 15 8.

1 土量計算計画メッシュ法による土量計算及び運土計画敷地を 20m メッシュ分割土量計算 + 運土計算目次概要図面 1. 表土切取り図 9 2. 表土貼付図構造物残土沈下箇所 ( 沈下予想部分 ) 格子点標高図メッシュ土量図 ( 地山土量 ) ブロック土量図 ( 地山土量 ) 格子点標高土量計算図 ( 換算土量 ) ブロック内運土矢線図ブロック間運土矢線図切盛分布図 19 (1) 基本方針 1. 本計算書の説明造成土工諸元設計方針参考文献使用プログラム土質定数について 20 (2) 概要 1. 施工計画チャート図 ( 概要 ) 土量計算の概要算定用運搬距離踏込み沈下量地盤調査土質試験数量計算の単位及び数位 22 (3) 土量計算書 1. 土量計算概要土量計算法標高の説明モデル化の説明表土管理の説明算定土層土量変化率( 使用値 ) 残土の取り扱い沈下量( 使用値 ) 運土計算の設定搬路の重み付け土量計算書格子点標高一覧表メッシュ土量計算書 , ブロック土量計算書ブロック内運土一覧表ブロック間手動運土一覧表ブロック間自動運土一覧表 , 土質別換算土量一覧表 24 (4) 土量計算説明 1. 図面の説明帳票の説明土量計算説明土量変化率( 推定の場合 ) 構造物残土の処理( プログラム内処理の説明 ) 点柱状法によるメッシュ土量計算の説明ブロック土量集計計算の説明運土計算の説明 42~43 ( ブルドモデル2009を2014 修正 ) ( 株 ) ブルドジオテクノ 8

17 1-9 運土計算の設定本設計のメッシュ内運土本設計のブロック内運土本設計のブロックの編集本設計の搬入搬出集積ブロックの編集本設計の土量の強制変更本設計のブロック間の手動運土指定 1-10 搬路の重み付け行わない行うなしありなしあり土量計算計画最適な坂路造成が可能であることから重み付けは行わない 2, 土量計算書格子点標高一覧表メッシュ土量計算書 ( 地山土量 ) ブロック土量計算書ブロック内運土一覧表ブロック間手動運土一覧表ブロック間自動運土一覧表土質別換算土量一覧表 PAGE=25~30 PAGE=31~33 PAGE=34 PAGE=35 PAGE=36 PAGE=37 PAGE=38 * 紙面の都合上計算書の一部は省略しました 24

18 格子点標高一覧表格子点標高一覧表 [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 計画高現況高軟岩 Ⅰ 表土構造残土踏込沈下圧密沈下 No.1 (25)

19 格子点標高一覧表格子点標高一覧表 [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 計画高現況高軟岩 Ⅰ 表土構造残土踏込沈下圧密沈下 No.2 (26)

20 格子点標高一覧表格子点標高一覧表 [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 計画高現況高軟岩 Ⅰ 表土構造残土踏込沈下圧密沈下 No.3 (27)

21 格子点標高一覧表格子点標高一覧表 [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 計画高現況高軟岩 Ⅰ 表土構造残土踏込沈下圧密沈下 No.4 (28)

22 格子点標高一覧表格子点標高一覧表 [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 計画高現況高軟岩 Ⅰ 表土構造残土踏込沈下圧密沈下 No.5 (29)

23 格子点標高一覧表 [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 計画高現況高軟岩 Ⅰ 表土構造残土踏込沈下圧密沈下格子点標高一覧表 No.6 (30)

24 メッシュ土量一覧表 ( 地山 ) メッシュ土量 ( 1 工区 ) [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計踏込沈下圧密沈下盛土盛土計 No.1 (31)

25 メッシュ土量一覧表 ( 地山 ) メッシュ土量 ( 1 工区 ) [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計踏込沈下圧密沈下盛土盛土計 No.2 (32)

26 メッシュ土量一覧表 ( 地山 ) [ ブルドモデル2009] 2009/1 I J 土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計踏込沈下圧密沈下盛土盛土計合計メッシュ土量 ( 1 工区 ) No.3 (33)

27 ブロック土量一覧表 ( 地山 ) [ ブルドモデル2009] 2009/1 B.No 土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計踏込沈下圧密沈下盛土盛土計合計ブロック土量 ( 1 工区 ) No.1 (34)

28 ブロック内運土一覧表 ( 換算 ) [ ブルドモデル2009] 2009/1 B.No 土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計距離 (m) 仕事量合計ブロック内運土 ( 1 工区 ) No.1 (35)

29 ブロック間手動運土一覧表 ( 換算 ) GROUP: 1 [ ブルドモデル2009] 2009/1 切土盛土土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計距離 (m) 仕事量 S S 合計ブロック間手動運土 ( 1 工区 ) No.1 (36)

30 ブロック間自動運土一覧表 ( 換算 ) [ ブルドモデル2009] 2009/1 切土盛土土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計距離 (m) 仕事量 S S S S S S 合計不足不足不足不足不足不足不足不足不足不足不足不足ブロック間自動運土 ( 1 工区 ) No.1 (37)

31 土質別地山換算土量計算書 [ ブルドモデル2009] 2009/1 項目土砂軟岩 Ⅰ 表土構造残土切土計ブロック内運土ブロック間自動運土ブロック間手動運土 m 未満の合計換算土量 - 小計地山変換した土量補正土量 - 地山決定土量 - 地山ブロック間自動運土ブロック間手動運土 m 未満の合計換算土量 - 小計地山変換した土量補正土量 - 地山決定土量 - 地山ブロック間自動運土 m 未満の合計換算土量 - 小計地山変換した土量補正土量 - 地山決定土量 - 地山換算土量 - 搬入土地山変換した土量補正土量 - 地山決定土量 - 地山換算土量 - 合計地山変換した土量補正土量 - 地山決定土量 - 地山土質別地山換算土量計算 ( 1 工区 ) No.1 (38)

32 土量計算計画 (4) 土量計算説明 1, 図面の説明 ( 添付以外も説明する ) 図面の名称図面の内容格子点標高図各格子点の層別標高を作図メッシュ土量図各メッシュの土量および切土計 / 盛土計を作図メッシュ内運土図各メッシュ内の運土矢線 / 距離 / 土量を作図ブロック土量図各ブロックの土量および切土計 / 盛土計を作図ブロック内運土図各ブロック内の運土矢線 / 距離 / 土量を作図ブロック間運土図ブロック間の運土矢線と障害線工区境界線などを作図ブロック間運土一覧表ブロック間運土図には距離と土量が記入されない運土一覧表は別紙または運土矢線図内に記入するブロック間運土の表切高図各土層および全体の切り高を作図コンタ図直線補間法により現況 / 計画のコンタ図 ( 等高線図 ) を作成パース図ワイヤメッシュ法により現況 / 計画のパース図 ( 透視図 ) を作成流水方向図 1 ( 注 ) メッシュ単位で勾配の方向を表示した図表. 流水方向図 2 メッシュ内に勾配の方向及び大きさを矢印で紀入した図面標高分布図 ( 注 ) メッシュ単位で標高の分布を表示した図表勾配分析図 ( 注 ) メッシュ単位で勾配の分布を表示した図表切盛分布図各メッシュ内の切盛りの分布をコンタ形式で図示した図面です. 切土部には露出する土層を表示メッシュ土量図ブロック土量図は運土前と運土後の両方が作図できるのでチェックまた全て地山換算 ( 締め固めた状態 ) 運搬中( ほぐした状態 ) の土量で作成できるのでチェック ( 注 ) はここでは図面として扱っていますが一般には帳票として取り扱う 2, 帳票の説明 ( 添付以外も説明する ) 工区が複数ある場合は自動的に各工区別の帳票が作成される帳票の名称帳票の内容格子点標高一覧表格子点標高のチェックリストメッシュ土量計算書各メッシュ毎の土質別土量の表メッシュ運土一覧表各メッシュのメッシュ内運土の表ブロック土量計算書各ブロックの土層別土量の表ブロック運土一覧表各ブロックのブロック内運土の表ブロック間運土一覧表ブロック間運土 ( 手動自動 ) の表土質別運土集計表換算土量による運土量を地山土量に変換補正した表帳票は全て地山換算 ( 締め固めた状態 ) 運搬中( ほぐした状態 ) の土量で作成するメッシュ土量ブロック土量は運土前と運土後の両方が作図できる 3, 土量計算説明 3-1 土量変化率 ( 推定の場合 ) 1 土量の変化 2 体積比 ( 資料 1P13) 地山の土量掘削すべき土量 ( 地山体積 ) ほぐした土量運搬すべき土量 ( ルーズの状態の体積 ) 締固め後の土量出来上がりの盛土量 ( 盛土出来形体積 ) ( 資料 1P13) L= C= ほぐした土量 (m 3 ) 地山の土量 (m 3 ) 締固め後の土量 (m 3 ) 地山の土量 (m 3 ) 土量の相互関係地山の土量 V1(m 3 ) ほぐした土量はほぐした土を締固めてつくる盛土量はに対し V1 L V1 C 盛土量 V2(m 3 ) 盛土に必要な地山の土量は盛土に必要なほぐした土量はに対し V2/C (V2 L)/C 39

33 土量計算計画 3 土量変化率 ( 一般値 ) ( 資料 1P13) 分類名称主要区分記号変化率 L 変化率 C レキ質土レキ (GW)(GP)(GPs)(G-M) (G-C) レキ質土 (GM)(GC)(GO) 砂及び砂 (SW)(SP)(SPu)(S-M) (S-C)(S-V) 砂質土砂質土 ( 普通土 ) (SM)(SC)(SV) 粘性土粘性土 (ML)(CL)(OL) 高含水比粘性土 (MH)(CH) 岩魂玉石軟岩 Ⅰ 軟岩 Ⅱ 中硬岩硬岩 Ⅰ 構造物残土の処理( プログラム内処理の説明 ) 名称内容方法 1 構造物残土を土層として取扱う方法構造物残土を面投入したい場合予め層厚に換算して土層として登録するこの場合細かな指定は出来るが土量計算に含まれてしまうため一般的な方法とはいえない方法 2 盛土部分全体で一様に構造物残土の負担を行う方法まず構造物残土に見合うだけ盛土が多くなるように計算する次にブロック間運土の直前にこの余分な盛土量を強制的に消去して構造物残土を処理する方法切土量は変更しないため積算に影響はないし切盛りの端数を合わせることも出来るこの処理のために指定した切盛り差になるように盛土全体をプログラムにより一様に変更する方法 3 搬入土ブロックを追加して処理する計算方法は方法 2 と同様ブロック間運土を行う前にブロックの編集プログラムにより構造物残土を搬入土として点投入するこの場合は構造物残土だけ切土が増えた形でブロック間運土が行われるそのため点投入した構造物残土はブロック間運土の計算対象になる方法 4 ブロックの土量を変更する方法計画方法は方法 2 と同様ブロック間運土を行う前にブロックの編集プログラムにより任意の盛土ブロックの盛土量が減った形でブロック間運土が行われるそのため構造物残土はブロック間運土の計算対象にならない点柱状法によるメッシュ土量計算の説明 4 点柱状法は 4 つの格子点で囲まれた部分にメッシュを発生し各格子点ごとにメッシュ面積の 1/4 を代表するものとしてそれぞれを別々に柱状法で土量を計算する重心は各格子点ごとの 1/4 メッシュの中央をそれぞれの重心とし切り盛り別に土量の重み付き平均を行ってメッシュの重心とする土量は切土盛土の両方が発生する場合がある格子点 (I, J)~(I+1, J+1) から発生するメッシュ (I, J) の土量とその重心位置は以下の様にして計算される計算高 PH (i, j)~ph(i+1, j+1) 地盤高 GH (i, j)~gh(i+1, j+1) メッシュ間隔 Di, Dj メッシュ面積 A = Di Dj 標高差 H1=GH(i, j )-PH(i, j ) H3=GH(i+1, j )-PH(i+1, j ) H2=GH(i, j+1)-ph(i, j+1) H4=GH(i+1, j+1)-ph(i+1, j+1) 重心計算のための計算 X1 = (J ) Dj X2 = (J ) Dj Y1 = (I ) Di Y2 = (I ) Di 40

34 土量計算計画 H1,H2,H3>0 で H4<0 の場合 H1+H2+H3 切土量 Vc= A 4 H1 X1+H2 X2+H3 X1 切土重心 Xc= H1+H2+H3 H1 Y1+H2 Y1+H3 Y2 Yc= H1+H2+H3 -H4 盛土量 Vb= A 4 -H4 X2 盛土重心 Xb= =X2 -H4 -H4 Y2 Yb= =Y2 -H4 工区 - 工区登録を使用した場合 1/4メッシュの面積と重心は境界線内部の図心と面積を使用する 3-4. ブロック土量集計計算の説明本書ではメッシュ土量を複数集めた大メッシュをブロックと呼ぶブロック土量集計関係の機能は以下のようになる NxM 個のメッシュを指定位置から機械的にブロックに集計する ( 通常は 3 3 個,5 5 個など ) もちろん 1 1 個を指定した場合はメッシュ = ブロックとなる任意形状ブロックに比べて指定項目が集計開始位置集計終了位置と集計間隔のみで簡単対象面積が一定になるなどのメリットがあるブロックの土量はブロックを構成するメッシュの切土量盛土量をそれぞれ集計して求める切土盛土の重心位置はそれぞれのメッシュの切土盛土の重心位置を土量の重み付きで平均して決定する. 各メッシュの切土量 Vc 各メッシュの切土重心 Xc,Yc 各メッシュの盛土量 Vb 各メッシュの盛土重心 Xb,Yb ブロックの切土量 BVc= Vc (Xc Vc) 切土重心 BXc = BYc = Vc (Yc Vc) Vc ブロックの盛土量 BVb= Vb (Xb Vb) 盛土重心 BXb = BYb = Vb (Yb Vb) Vb 3-5. 運土計算の説明運土計算関係の機能は以下のようになる. 1. メッシュ内ブロック内の運土計算メッシュ内ブロック内の運土は距離が短いために障害線による通行不可能域は考慮しない必ず直線で運搬される. また同一メッシュ同一ブロックの土量は切土盛土はそれぞれ 1 つしかないので運土の最適化も行わないメッシュ内運土ブロック内運土を行わない場合もあります 2. ブロックの編集変更したいブロックを選択しそのブロックの土量 / 重心座標値を変更する 3. 搬入搬出集積ブロックの編集指定した位置に搬入搬出集積ブロックを追加できるこれらのブロックには土量の名称 41

35 土量計算計画 ( 調整池残土搬出土搬入土など ) を指定できる集積ブロックは土砂の仮置きなどのために用意しているが初期土量を指定することで搬入土としても使用できる搬入土の土砂区分が不明な場合は搬入ブロックを明確な場合は集積ブロックを使用する 4. 土量の強制変更指定した土量に合わせて切土量盛土量を強制的に変更する機能指定した土量になるように切土量盛土量を書き換える構造物残土に見合う盛土量を消去する場合などに使用する. 土量を強制的に変更するだけだから計画高などの標高は変らない通常は積算に影響するので切土量は変更しない 5. ブロック間の手動運土指定任意の切土点と盛土点を指定して運土を手動で指定できる. この場合迂回点を経由することも指定できる. 運土量は土層毎に指定できる. また運土する土層を設定しておくことも可能集積点への運土集積点からの運土も可能運搬順位は運搬グループで管理される手動運土で運土しなかった土量が次の自動運土計算の対象となる. 6. ブロック間の自動運土計算 1 運搬距離の計算切土点と盛土点が直線で結べる ( 通行不可能域と交差しない ) 場合運搬距離は 2 点の直線距離とする直線で結べない ( 通行不可能域と交差する ) 場合は切土点盛土点とそれぞれ直線で結べる迂回点を探しその迂回点を通過する折れ線として運搬距撒を計算する多くの場合運搬経路は複数存在する. この場合はそれらの運搬経路の中から最短の距離の経路を選択する. これらの計算は水平距離で計算される 2 運土の最適化計算運土の最適化計算とは運土仕事量 (= 運土量 x 運搬距離 ) の合計が最小である運土の組合わせを発見することである簡単な運土最適化の考え方 A B 地点が切土で C D 地点が盛土の場合次の 2 パターンの運土が考えられるパターン1(A-Cを優先 ) パターン2(B-Cを優先 ) C 地点 D 地点 C 地点 D 地点 200m3 80m3 200m3 80m3 A 地点 56m 38m A 地点 56m 38m 120m3 120m3 0m3 120m3 40m3 80m3 B 地点 40m 25m B 地点 40m 25m 160m3 80m3 80m3 160m3 160m3 0m3 この2つのパターンの仕事土 W(= V L) を比較するとパターン1 Wl= =11920m3 m パターン2 W2= =11680m3 m となる. この場合は仕事量の少ないパターン2を採用すれば良いことになるブロック数が多くなった場合は全体の中から任意の切土 2 地点と盛土 2 地点を取りだしてこの作業を行うブロック全体の全ての切土と盛土の組合わせが為足されるまで繰り返せば全ブロックの運土の最適化が行われる仕事量の判定は仕事量自体を比較しなくても ( 距離 AC+ 距離 BD) と ( 距離 AD+ 距離 BC) を比較すれば判定できる距離や勾配による重み付けを行う場合は運土の仕事量 = 運土 ix 運搬距離重み係数となる 42

土量変化率の一般的性質 ❶ 地山を切土してほぐした土量は必ず地山の土量 1.0 よりも多くなる ( 例 ) 砂質土 :L=1.1~2.0 粘性土 :L=1.2~1.45 中硬岩 :L=1.50~1.70 ❷ 地山を切土してほぐして ( 運搬して ) 盛土をした場合一般に盛土量は地山土量 1.0

土量変化率の一般的性質 ❶ 地山を切土してほぐした土量は必ず地山の土量 1.0 よりも多くなる ( 例 ) 砂質土 :L=1.1~2.0 粘性土 :L=1.2~1.45 中硬岩 :L=1.50~1.70 ❷ 地山を切土してほぐして ( 運搬して ) 盛土をした場合一般に盛土量は地山土量 1.0 土量計算の考え方 (1) 土量の変化率土は一般に地山の土量 ( 自然状態のままの土 ) ほぐした土量 ( 掘削したままの土 ) 締固めた土量 ( 締固めた盛土の土 ) 等それぞれの状態でその体積が変化し異なる ( 通常ほぐすと体積が増え締め固めると体積が小さくなる ) これらの状態の土量を地山の状態の土量を 1.0 とした時の体積比で表したものを土量の変化率という土量の変化率は